JPS6344664A - 像形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 イ、産業上の利用分野 本発明は像形成方法、特に電子写貫法による画像形成方
法に関するものである。

口、従来技術 固体撮像装置、或いは像形成分野における電子写真用像
形成部材や原稿読取装置における光導電層を形成する光
導電材料としては、高怒変で、ＳＮ比〔光電流（ｌｐ）
／暗電流（Ｔ　ｄ）　）が高く、照射する電磁波のスペ
クトル特性にマツチングした吸収スペクトル特性を有す
ること、光応答性が速く、所望の暗抵抗値を有すること
、使用時において人体に対して無公害であること、更に
は固体撮像装置においては、残像を所定時間内に容易に
処理することができること等の特性が要求される。

ここで使用される光導電層は、光（ここでは広義の光で
あって、紫外光線、可視光線、赤外光線、Ｘ線、γ線等
を指す。）の様な電磁波に感受性のあるものである。殊
に、事務機としてオフィスで使用される電子写真装置内
に組込まれる電子写真用像形成部）オの場合には、上記
の使用時における無公害性は重要な点である。

この様な点に立脚して最近注目されている光導電材料に
アモルファスシリコン（以後、ａ−３ｉと表す）があり
、例えば、西独国公開第２７４６９６７号公報、同第２
８５５７１８号公報には電子写真用像形成部材として、
西独国公開第２９３３．１１１号公報には光電変換読取
装置への忠用が記・１侃されている。

しかしながら、従来のａ−３ｉで構成された光導電層を
有する光導電部材は、暗抵抗値、光感度、光応答性等の
電気的、光学的、光導電的特性、及び？Ｅ４　；、ＳＮ
性等の使用環境特性の点、更には経時的安定性の点にお
いて、総合的な特性向上を計る必要があるという更に改
良されるべき点が存するのが実情である。

例えば、電子写真用像形成部材に適用した場合に、高光
感度化、高暗抵抗化を同時に図ろうとすると、従来にお
いては、その使用時において残留電位が残る場合が度々
観ｔｅｌされ、この種の光導電Ｏ１′！材は長時間繰返
し使用し続けると、繰返し使用による疲労の蓄積が起こ
って、残（象が生ずるいわゆるゴースト現象を発す乙よ
うになる。或いは、高速で繰返し使用すると、応答性が
次第に低下する等の不都合な点が生ずる場合が少なくな
かった。

一方、半導体レーザとのマツチングを考慮して、支持体
上に、少なくともゲルマニウム原子を含む非晶質材料で
構成された非晶質層を設けることがＩ２案されているが
、この場合、支持体と前記非晶質層との密着性及び支持
体から該非晶質層への不純物の拡散が問題となる場合が
ある。

或いはまた、ａ−３ｉ材料で光導電層を構成する場合に
は、その電気的、光導電的特性の改良を図るために、水
素原子或いは弗素原子や塩素原子等のハロゲン原子、及
び電気伝導性の制御のために硼素原子や燐原子等が、或
いはその他の特性改良のために他の原子が、各々構成原
子として光導電層中に含有されるが、これ等の構成原子
の含有の仕方如何によっては、形成した層の電気的或い
は光導電的特性や耐圧性に問題が生ずる場合があった。

即ち、例えば、形成した光導電層中に光脇射によって発
生したフォトキャリアの核層中での寿命が十分でないこ
とや、暗部において支持体側よりの電荷の注入の阻止が
十分でないこと、或いは転写紙に転写された画像に俗に
「白ヌケ」と呼ばれる、局所的な放電破壊現象によると
思われる画像欠陥や、例えば、クリーニングにブレード
を用いるとその摺擦によると思われる、いわゆる「白ス
ジ」といわれている画像欠陥が生じたりしていた。

また、多湿雰囲気中で使用したり、或いは多湿雰囲気中
に長時間放置した直後に使用すると、いわゆる画像のボ
ケが生ずる場合が少なくなかった。

従来、電子写真複写装置等における像担持体く形成体と
いうこともある。）上の潜像の現像方法としては、トナ
ー自身に磁性を付与してキャリアを不要とした一成分現
像剤を用いる場合と、非磁性又はわずかに磁性が付与さ
れたトナーと磁性キャリアとからなる二成分現像剤を用
いる場合とがあるが、後者はトナーの摩擦帯電の制御が
容易で、現像性が優れ、かつトナーに任意の色を付与で
きるという特徴があり、広く用いられている。

かかる現像剤において、得られる画像高濃度化解像力及
び階調再現性その他全般的な画質の改良を計るためキャ
リア及びトナーの粒径を小ならしめる試みがなされてい
る。

従来の現像方法には、一般に平均粒径が数十〜数百μｍ
の磁性キャリア粒子と平均粒径が十数μｍの非磁性トナ
ー粒子とからなる現像剤を用いた二成分磁気ブラシ現像
方法が用いられているが、そのような現像方法では、ト
ナー粒子やさらにはキャリア粒子が粗いために、繊細な
線や点或いは濃淡差等を再現する高画質画像が得られに
くいと言った問題がある。そこで、この現像方法におい
て高１度、高画質画像を得るためシこ、従来例えば、キ
ャリア粒子の樹脂コーティングとか、現像剤搬送担体に
おける磁石体の改良とか、現像剤１ｆｌ送担体へのバイ
アス電圧の検討とか、多くの努力が払われてきたが、そ
れでも未だ安定して十分に満足し得る画像が得られない
のが実情である。従って、高濃度、高画質画像を得るた
めには、トナー粒子及びキャリア粒子をより微粒子にす
ることが必要であると考えられる。

この場合、本発明者によって発明された特願昭５８−５
７４４６号、同５８−９６９００〜同５８−９６９０３
号、同５８−９７９７３号による現（薬方法は、二成分
現像剤の磁性キャリア精子を用い、振動電界下で現像を
行うようにしたことによって、トラブルなく微粒子化し
た磁性キャリア粒子やトナー粒子の使用を可能にしたも
のであり、本発明に好ましく適用される。即ち、平均粒
１蚤を２０μｍ以下、さらには１０μｍ以下としたトナ
ー粒子を用いても問題が発生せず、また、平均粒径を５
０μｍ以下、さらには３０μｍ以下としたキャリア粒子
を用いてもトラブルが発生することなく、従って、高濃
度、繊細な線や点或いは濃淡差等を忠実に再現した鮮明
な高画質画像を得ることができる現像方法を提供できる
。

この現像方法は、特開昭６０−１４０３６２号、間６０
−１４０３６１号、同６０−１７６０６９号、同６０−
１３１５４５号、同１３１５４８号、同１３１５４９号
に示される通り、ａ−３ｉ光導電体に対して良好に適用
しうるちのであった。

しかしながら、ａ−３ｉ感光体を用いた高耐久性プロセ
スを達成する目的で更に検討した結果、■　低電位現像
に伴う高い交流電圧を有する現像バイアスの印加による
感光体の疲労、ブレークダウンが問題となった。

■　感光体欠陥部のバイアス電界集中によるブレークダ
ウン。

■　光導電体へのトナーフィルミングが問題として生じ
た。

■　特に反転画像形成時には、■〜■の問題がυｐ著に
なる。

■　また、現像剤中のキャリアを小粒径とした場合は、
現像剤搬送体及びトナーとの結合力が弱くなり、現像剤
の取扱い中及び像形成の過程で前記キャリア及びトナー
が飛散して装置内部を汚染したり、画像面に付着してか
ぶりを生じ、鮮明な画像が得られない等の問題がある。

これらの現象は、従来の磁気ブラシ現像方法とは異なっ
た原因から起こっており、本発明者はａ−３ｉ光導電体
の検討の結果、上記を解決し、本発明に至ったものであ
る。即ち、上記の諸問題は、ａ−３ｉ感光体と振動電界
を用いる現像方法とに密接な関連性があることをつき止
め、本発明に到達した。

ハ０発明の目的 本発明の目的は、改良されたａ−３ｉ光導電層と現像方
法との組合せにより、従来のａ−３ｉ光導電層の不安定
さの影響を受けに（く、電気的、光学的、光導電的特性
が常時安定していて、殆ど使用環境に制限を受けない全
環境型であり、長波長側の光感度特性に優れると共に繰
返し使用に際しても劣化現象を起こさず、残留電位が全
（又は殆ど観測されない像形成方法を提供することにあ
る。

本発明の他の目的は、トナーと小粒径のキャリアとから
構成される現像剤を用いて高い振動電界下で現像される
にかかわらず、キャリア及びトナーの飛散による装置内
部の汚染や画像面に前記飛散キャリア及びトナー等が付
着してかぶりが発生する等の問題を生じず、かつ前記キ
ャリア及びトナー間には適当な摩擦帯電が付与されて良
好な現像が達成され、その結果解像力及び階調再現性に
優れた鮮明な画像形成が可能とされる現像方法を提供す
ることにある。

二０発明の構成及びその作用効果 即ち、本発明は、周期表第ＩＶＡ族元素を生成分とする
感光層を有する像担持体上に静電潜像を形成し、この静
電潜像を少なくともトナー及びキャリアからなる現像剤
によって振動電界下で可視化するに際し、炭素原子、窒
素原子及び酸素原子のうちの少なくとも１種を含有する
アモルファス水素化及び／又はハロゲン化シリコンから
なる表面改質層を設けた前記像担持体を使用する像形成
方法に係るものである。

本発明は、例えばａ−３ｉ電子写真用像形成部材と現像
方法を組合せた画像形成方法の立場より、その適用性と
その応用性という観点からｊ、ｅ括的に鋭意研究検討を
続けた結果なされたものであって、例えばａ−３ｉ（特
にシリコン原子を母体とし、水稟原子（ｉ（）又はハロ
ゲン原子（Ｘ）のいずれか一方を少なくとも含有するア
モルファス材料、所Ａｍ　水Ｚ　化アモルファスシリコ
ン、ハロゲン化アモルファスシリコン、或いはハロゲン
含有水ｍ化アモルファスシリコン〔以後、これ等の総称
的記載として「ａ−３ｉ　　（Ｈ，Ｘ）Ｊを使用する〕
）から構成され、光導電性を示す光受容層を有する光導
電部材の層構成又は材料を以後に説明される様な特定化
の下に設計されて作成された光導電部材と、少なくとも
トナー及びキャリアからなる現像剤を現像剤世道体上に
形成した現１象剤屓により振動電界下で可視化する特定
の現像方法とを組合せた画像形成方法に係るものである
。この方法は、実用上著しく（憂れた特性を有するのみ
でなく、従来のａ−３ｉ光導電部材を用いた画像形成方
法と較べて、あらゆる点において優れた特性を有してい
ること及び長波長側に於けるａ−３ｉ光導電体を用いて
も同様に特性に優れていることを見出した点に基づいて
いる。

本発明に用いる像担持体の表面側には、上記の表面改質
層、例えばａ−３ｉＣ：Ｈ層を形成するが、このａ　−
Ｓ　ｉ　Ｃ：　Ｈ層等の表面改質層は感光体の表面を改
質してａ−３ｉ系感光体を実用的に優れたものとするた
めに必須不可欠なものである。

即ち、表面での電荷保持と、光照射による表面電位の減
衰という電子写真感光体としての基本的な動作を可能と
するものである。従って、帯電、光減衰の繰返し特性が
非常に安定となり、長期間（例えば１年以上）放置して
おいても良好な電位特性を再現できる。これに反し、ａ
−３ｉ：Ｈを表面とした感光体の場合には、湿気、大気
、オゾン雰囲気等の広口を受は易く、電位特性の経時変
化が著しくなる。

この表面改質層の組成をａ　−Ｓ　ｉ　１−ｘ−ｙ−ｚ
Ｃｘ　Ｎ　ｙ　Ｏｚで表した場合、ｘ＋ｙ＋２の値が０
．３〜０．８であるのがよい。部ち、０．３≦ｘ＋ｙ＋
ｚとすれば、光学的エネルギーギヤツブがほぼ２．３ｏ
Ｖ以上となり、可視及び赤外光に対しいわゆる光学的に
透明な窓効果により照射光は例えばａ　−３ｉ　：Ｈ層
（電荷発生層）に到達することになる。

また、表面硬度が高く、引っかき強度に強くなると共に
、画像流れによる画質の低下がなくなる為に耐剛性が飛
躍的に向上する。逆にｘ＋ｙ＋ｚ＜０．３であると、一
部分の光は表面層に吸収され、感光体の光感度が低下し
易くなる。また、ｘ＋ｙ＋２が０．８を越えると層の殆
どが炭素又は窒素等となり、半導体特性が失われる外、
ａ−８ＩＣ：Ｈ又はａ−３ｉＮ：Ｈ膜をグロー放電法で
形成するときの堆積速度が低下するから、ｘ＋ｙ＋ｚ≦
０．８とするのがよい。

また、この表面改質層の厚さｔは４００　人≦ｔ≦５０
００人　（好ましくは４００　人≦ｔ≦２０００人）と
するのがよい。即ち、その膜厚が５０００人を越える場
合には、残留電位ｖＲが高くなりすぎかつ光感度の低下
も生じ、ａ−３ｉ系感光体としての良好な特性を失い易
い。また、膜厚を４００人未満とした場合には、［・ン
ネル効果によって電荷が表面上に帯電されなくなるため
、■ａ減衰の増大や光感度の低下が生じてしまう。

本発明に用いる感光体の１例は、アモルファス水素化及
び／又はフッ素化シリコン（ゲルマニウム）からなる電
荷発生５層上に、アモルファス水素化及び／又はフッ素
化炭化シリコンからなる表面改質層が設けられ、かつ前
記電荷発生層下に、アモルファス水素化及び／又はフッ
素化炭化シリコンからなる電荷輸送層が設けられている
感光体である。

第２図は、本発明に用いる例えばａ−３ｉ系電子写真感
光体１を示すものである。この感光体１はＡＩ等のドラ
ム状導電性支持基板４１上に、電荷ブロッキング層４４
と、周期表第１ｆｆＡ族元素（例えばホウ素）がライト
ドープされたａ　−５ｉＣ：Ｈからなる電荷輸送層４２
と、ａ−５ｉ二ＹＩからなる電荷発生層４３と、炭素原
子含有量が０．３０≦Ｘ≦０．８０の（例えば０．５０
の）アモル７７ス水素化炭化シリコン（ａ−３ｉ１−ｘ
Ｃｘ：Ｈ）からなる表面改質層４５とが積石された構造
からなっている。光導電層４３は暗所抵抗率ρ。と光照
射時の抵抗率ρＬとの比が電子写真感光体として十分大
きく光感度（特に可視及び赤外領域の光に対するもの）
が良好である。

上記構成の感光体は正帯電用としての機能分離型のもの
であるが、負帯電用に変更することができる。

また、電荷輸送層４２への不純物ドープ量は流量比でＢ
　、＋　Ｈｅ、　／　Ｓ　ｉ　Ｈ４＝　２〜２０容ｆｉ
２ｐｐｍとするとよい。

また、電荷発生層４２は４〜１０μｍ、好ましくは５〜
８μｍとするのがよい。電荷発生層４３が４μｍ未満で
あると光感度が十分でなく、また１０μｍを越えると残
留電位が上昇し、実用上不十分である。電荷輸送層４２
１よ１０〜３０μｍとするのがよい。フ゛ロッキング層
４４は５００　人〜２μｍとするのがよい。５００人未
満であるとブロッキング効果が弱く、また２μｍを越え
ると電荷輸送能が悪（なり易い。

なお、上記電荷輸送層４２の炭素含有量は５〜３０％、
好ましくは１０〜２０ン６とするのがよい。

なお、上記の各層は水素を含有することが必要である。

特に、光導電層４３中の水素含有量は、ダングリングボ
ンドを補償して光導電性及び電荷保持性を向上させるた
めに必須不可欠であって、１０〜３０％であるのが望ま
しい。この含有量範囲は表面改質層４５、電荷輸送層４
２も同様である。

また、導電型を制御するための不純物として、Ｐ型化の
ためにボロン以外にもＡｊ２．Ｇａ、Ｉｎ、Ｔ１等の周
期表１ＩＩＡ族元素を使用できる。Ｎ型化のためにはリ
ン以外にも、Ａｓ、Ｓｂ等の周期表第ＶＡ族元素を使用
できる。また、光導電層４３ばアモルファスゲルマニウ
ムからなっていてもよい。

次に、上記した感光体（例えばドラム状）の製造方法及
びその装置（グロー放電装置）を第６図について説明す
る。

このグロー放電装置５１の真空槽５２内ではドラム状の
基板４１が垂直に回転可能にセットされ、ヒーター５５
で基１及４１を内側から所定温度に加熱し得るようにな
っている。基板４１に対向してその周囲に、ガス導出口
５３付きの円筒状高周波電極５７が配され、基板４１と
の間に高周波電源５６によりグロー放電が生ぜしめられ
る。なお、図中の６２はＳ　’ｒ　Ｈ４又はガス状シリ
コン化合物の供給源、６３はＣＨ４等の炭化水素ガスの
供給源、６４はへｒ等のキャリアガス供給源、６５は不
純物ガス（例えば８２　Ｈ６）供給源、６７は各流量計
である。このグロー放電装置において、まず支持体であ
る例えばＡｌ基板４１の表面を清浄化した後に真空槽５
２内に配置し、真空槽５２内のガス圧が１０＝　Ｔｏｒ
ｒとなるように調節して排気し、かつ基板４１を所定温
度、特に１００〜３５０℃（望ましくは１５０〜３００
℃）に加熱保持する。次いで、高純度の不活性ガスをキ
ャリアとして、Ｓ　１）Ｉ４又はガス状シリコン化合物
、ＣＨ４等を適宜真空槽５２内に導入し、例えば０．０
１〜１ＯＴｏｒｒの反応圧化で高周波電源５６により高
周波電圧（例えば１３．５６　ＭＨｚ）を印加する。こ
れによって、上記各反応ガスを電撲５７と基板４１との
間でグロー放電分解し、ａ−３ｉＣ：Ｈ，ａ−３ｉ　：
Ｈ，ａ　−３ｉＣ：Ｈを上記の層４２．４３．４５とし
て基板上に連続的に（卯ち、例えば第２図の例に対応し
て）堆積させる。

上記製造方法においては、支持体上にａ−３ｉ系の層を
装膜する工程で支持体温度を１００〜３５０℃としてい
るので、感光体の膜質（特に電気的特性）を良くするこ
とができる。

なお、上記ａ−３ｉ系感光体の各層の形成時において、
ダングリングボンドを補償するためには、上記したＨの
代わりに、或いはＨと併用してフッ素をＳ　ｉ　Ｆ　４
等の形で導入し、ａ−３ｉ：Ｆ、ａ−３ｉ　：Ｈ：ＦＸ
ａ−３ｉＮ：Ｆ、ａ−３ｉＮ：Ｉ（：Ｆ、ａ−３ｉＣ：
Ｆ、ａ−３ｉＣ：）（：Ｆとすることもできる。この場
合のフッ素量は０．５〜１０％が望ましい。

なお、上記の製造方法はグロー放電分解法によるもので
あるが、これ以外にも、スパッタリング法、イオンブレ
ーティング法等によっても上記感光体の製造が可能であ
る。

本発明の現像方法においては、好ましく（よ現像剤が後
記するように構成され、現像領域において、２０００μ
ｍ以下、更に好ましくは１０００μｍ以下という従来に
なく薄い現像剤層により好ましくは非接触であっても像
形成体と現像剤搬送体との間隙を小さくして現像してい
る。ここで用いられる現像剤のキャリアとトナーの結合
力やキャリアと現像剤搬送体の間の結合力が弱い場合で
あっても、現像剤層が極く薄くしであるため現像剤搬送
体を以後、スリーブと称する）に十分固着されていて飛
散を伴うことがない。この場合、スリーブ上の薄層中の
トナーが現像により失われても、直ちに十分なトナーが
薄層に供給されれば現像性に影ワはない。このためには
、スリーブ中の磁石を高速で回転させることが好ましい
。

次に、現像域に顆送される少ない現像剤を最大限の効率
で現像するためには、 （１）磁気ロールの高速回転 （２）スリーブへの交流バイアスの印加（３）像形成体
とスリーブとの間隙を小さくすることなどの手段をとる
ことが好ましい。

特に好ましく用いられる非接触現像法において、現像剤
層を薄くすれば像形成体とスリーブとの間隙を小さくす
ることができ、トナーを飛翔させるに要する振動電界を
形成するに要する現像バイアスの電圧を低くすることが
できる。従って、前記トナーの飛散はこの点からも軽減
される外、スリーブ面からの現像バイアスに基づくリー
ク放電等が抑制される利点がある。更にまた、像成形体
とスリーブとの間隙を小さくした場合、更に、潜像によ
り現像域に形成される電界強度が大きくなり、振動電界
の効果を有効に発揮せしめ、その結果、高い画像濃度、
階調の微妙な変化や細かなパターンも良く現像できるよ
うになる。

薄層を薄くすれば、一般↓こ、現像域に擾送されるトナ
ーの量は少なくなり、現像量は小さくなる。

搬送發を大きくするにはスリーブを高速で回転させるこ
とが効果的である。ただし、（象形成体とスリーブとの
線速度比がｌ；５になると、現像されるトナーが潜像面
に対して持つ平行な速度成分が大きくなり、現像に方向
性が現れ、画質が劣化し易い。

このことから、薄層の下限として、スリーブ面上に形成
された現像剤層中に、少なくとも０．０８ｍｇ／　ｃｄ
程度の密度でトナーが含まれている状態であることが必
要である。一般には、スリーブの線速度をＶｒｔ、像形
成体の線速度をＶＪ、スリーブ上の薄層中のトナー量を
ｎ’ｌｔ、とするとき、ｌＶｙ／Ｖ、ｉｌ≦１０ という条件を満たす必要がある。

現像効率を考慮すれば、 とするのが好ましく、更に実験事実からはであることが
より好ましいことがわかった。

以上のような条件に設定すれば、薄層中のトナーを効率
よく現像することができ、現像性は安定しており、良好
な画質を得ることができる。

前記薄層の現像剤層を形成する手段としては、例えば、
スリーブと一定の間隙をへだてで配置された好ましくは
磁性体の規制板、スリーブに近接して配置され回転磁界
により現像剤層厚を規制する磁性棒等、従来公知の層厚
規制部材のいずれもが利用される。中でも現像剤中に含
まれる塵埃、繊維、紙粉又はトナー又はキャリアの凝集
体等の不純物を排除する上で、スリーブに対して弾性的
に軽度に圧接された圧接板からなる薄層形成部材が好ま
しく用いられる。

第１図には本発明の現像方法を行う上で好適な現像装置
の断面図が示される。図中１は像形成体、２はハウジン
グ、３はスリーブ、４はＮ、Ｓ８極を有する磁気ロール
、５はコ眉形成部材、６は該部材の固定部材、７は第１
攪拌部材、８は第２攪拌部材である。９及び１０は前記
攪？？部材７及び８０回転軸、１１は補給トナー容器、
１２はトナー補給ローラ、１３は現像剤溜り、１４は現
像バイアス電源、１５は現像領域、Ｔはトナー、ｌ）ｅ
は現像剤を表す。かかる現像装置において、現像剤溜り
１３内の現像剤Ｄｅは矢印方向に回転する第１攪拌部材
７と、これと反対方向で互いに重複するように回転する
第２攪拌部材８とにより十分ｏ　ｒ’ｐ混合され、矢印
方向に回転するスリーブ３とこれと反対方向に回転する
磁気ロール４の＋１１送力により、前記スリーブ３の表
面に付着製送される。

前記スリーブ３表面にはハウジング２から延びる固定部
材６により保持された薄層形成部材５が端部に近い面の
部分で圧接されていて、搬送される現（原剤［）ｅの層
厚を規制する。この現像剤層は現像項域１５において矢
印方向に回転する像形成体１上の潜像を間隙を隔てて非
接触で現像し、トナー像を形成する。現像時には電源１
４から交流成分を含む現像バイアスが前記スリーブ３に
印加され、その結果スリーブ３上の現像剤中のトナーの
みが選択的に前記潜像の面に移行して付着される。

なお、現像剤の層厚は例えば以下のようにすれば測定で
きる。すなわち、日本光学９′＠製ニコンプロフイール
プロジエクターを用い、スリーブのスクリーンの投影像
と、スリーブに薄層を形成した状態の投影像との位置の
比較により層厚が求められる。

前記薄層形成部１第５は、固定部材６により一端が固定
されて弾性が付与された、例えば磁性又は非磁性の全屈
、金属化合物、プラスチック、ゴム等から成る極めて均
一に成形された薄板であり、その厚さは５０〜５００　
μｍとされる。

前記のように一端が固定された薄層形成部材の他端に近
い面の部分でスリーブ３を弾性的に押圧し、スリーブ３
と薄板の接触位置においてキャリアを１１１１ｉｌずつ
通過させるようにしてＩＢ送量を規制する。現像剤（）
ｅ中の不純物やキャリア又はトナーの凝集物などは規制
位置を通過できない。従って、現像領域１５に至る現像
剤層が常に薄層にして均一かつ安定したものが得られる
。

なお現像領域１５に至る現（原剤の搬送量は、前記薄層
形成部材５のスリーブ３に対する押圧力や接触角を変え
ることにより制御される。

上記のように薄層形成部材５は、スリーブに対し、先端
がスリーブ回転の上流を向くように押圧された弾性板で
、現像剤をスリーブと弾性板の間をすり抜けさせること
により薄層を形成する。

第３図は、弾性板の先端とスリーブとの間隙（−開口面
積）とスリーブ上に付着している現像剤量との関係であ
る。この図から、間隙が一定値以上になったとき、スリ
ーブ上の現像剤量はそれらの変化に対し安定することが
わかる。この安定状態においては、先に述べた現像に必
要なトナーは十分に搬送できる。他の実験から、層の厚
さが殆ど変化しないことや他のパラメータがこの安定状
態の出現にほとんど影響しないことが明らかになった。

従って、先端の間隙を０．０８ｍ１以上とす、ると、取
付は精度や機械的精度のバラつきに対し安定に一定用の
トナーを搬送することができる。更に、先端の間隙をＱ
、ｌｅａ以上とすれば安定度が増すので好ましい。

現像剤を構成するキャリア及びトナーが小粒径の方が画
質の解（磁力及び階調再現性の点から有利とされる。例
えば現像剤層のトナー粒径が５μｍ以下、キャリアの粒
径が５０μｍ以下、さらには３０μｍ以下の小粒径とし
た場合でも、前記した薄層形成部材５のような手段を用
いることにより、現像剤中の不純物や粒塊等を自動的に
排除して均一な薄層を形成することができる。更に、前
記キャリアがトナーと同程度の小粒径とされた場合でも
同様不純物の混入が排除されて均一な薄層形成が可能と
される。

逆に、像形成体のキャリア付着を防止するためには、キ
ャリア粒径が大きい方が、強い磁力を受けることから好
ましい。例えばキャリア粒径が５０〜１００μｍ程度に
なっても、前記の方法によれば均一な薄層が形成できる
。なお、キャリア粒径が大きくなると、薄層中のキャリ
アの穂高が大きくなるとともに層が粗くなり、現像性は
悪くなる。

この点から、キャリアは小粒径で磁化が例えば２０〜１
５０　ｅｍｕ　／　ｇ程度が望ましい。

第１図の現像装置に組み込まれる攪Ｉ↑〕部材７及び８
の攪拌羽根で、角板羽根、円板羽根、楕円板羽（艮等各
種の態様があり、それぞれ回転軸９及び１０に互いに異
なる角度及び／又は位置で固定されている。前記２つの
攪拌部材７及び８は、哉（′上羽根が互いに衝突するこ
となく攪拌領域がオーバーラツプするように構成されて
いるため、左右方向の攪拌が十分に行われると共に、攪
ｔＴ坂の傾斜のため前後方向の攪拌も十分に行われる。

また、補給ローラ１２を介してホッパ１１から補給され
たトナーＴも短時間で現像剤Ｄｅ中に均−ｌ昆合される
。

以上のように十分に攪拌され望ましい摩擦帯電が付与さ
れた現像剤Ｑｅは、スリーブ３上に付着搬送される過程
で前記薄石形成部材５により、規制され極めて薄くかつ
均一な現像剤層が形成される。この現像剤層はスリーブ
３の回転により一方向に搬送されると共に、磁気ロール
４の反対方向への回転により振動成分をもつ磁気的バイ
アスを受け、前記スリーブ３上で例えばローリング等の
複雑な運動をするので、現像領域１５に達して像形成体
１の潜像を非接触で現像するとき該潜像面に向けてトナ
ーを効果的に供給するようになる。

前記現像剤層は前記したように５００８ｍ〜１０μｍと
極めて薄層なものとすることができるので、像形成体１
とスリーブ３とのギャップ、叩ち現像ギャップを例えば
５００μｍまで狭くしても非接触現像が十分に可能とな
る。このように現像ギャップを狭くすると、現像領域１
５の電界が大きくなるので、スリーブ３に印加する現像
バイアスが小さくても十分な現像が達成され、現像バイ
アスのリーク放電等も軽減される利点がある。更には潜
像のコントラストが大きくなるため、現像して得られる
画像の濃度、解像力その他通貨が全般的に向上する。

また、本発明の別の効果としては、現像方法か非接触現
像とされ、トナーのみが潜像面に向かって選択的に飛翔
して現像されるので、潜像面へのキャリア付着が防止さ
れる。また潜像面をｔｇ擦しないので像形成体表面を損
傷したり、刷き目を形成したりすることがなく、解像力
及び階調再現性が良好であり、十分な量のトナーを潜像
面に付着させることができる。更にまた、トナー像が形
成された像形成体上に重ねて現像することができるので
多色現像に好適である。

なお、本発明の現像方法における安定した現像条件とし
ては、現像剤層が１０〜１０００μｍ１より好ましくは
５００Ａ１ｍ以下、現像ギヤツブが２００μｍ〜２００
０μｍとされ、スリーブ３の回転速度、像形成体１の回
転速度、スリーブ上のトナー付着量の関係は、前述のよ
うな式を満たすものであることが好ましい。

次に本発明の現像方法に適用される現像剤のトナーの構
成は以下のようである。

■　熱可塑性樹脂（結着剤）８０〜９０−ｔ％例：ポリ
スチレン、スチレンアクリル重合体、ポリエステル、ポ
リビニルブチラール、エポキシ（Ｌ４脂、ポリアミド樹
脂、ポリエチレン、エチレン酢ビ共重合体など、あるい
は上記の混合物■　顔料（着色剤）０〜１５−１％ 例：黒：カーボンブランク イエロー：ベンジジン誘導体 マゼンタ：ローダミンＢレーキ、カーミン６Ｂなど シアン：フタロシアニン、スルホンアミド誘導体染料な
ど ■　荷電制御剤　Ｏ〜５讐ｔ％ プラスドナー：ニグロシン系の電子供与性染料、アルコ
キシル化アミン、アルキルアミド、キレート、顔料、４
級アンモニウム塩など マイナストナー：電子受容性の有機錯体、塩素化パラフ
ィン、塩素化ポリエステル、酸基過料のポリエステル、
塩素化銅フタロシアニンなど■　流動化剤 例：コロイダルシリ力、疎水性シリカ、シリコンフェス
、金属石ケン、非イオン界面活性剤など ■　クリーニング剤（感光体上のトナーのフィルミング
を防止） 例：脂肪酸全屈塩、表面に有機基をもつ酸化ケイ素酸、
フッ素系界面活性剤など ■　充虜剤（画像の表面光沢の改良、原材料費の低減） 例；炭酸カルシウム、クレー、タルク、顔料などこれら
の材料のほか、画像面へのがぶりやトナー飛散を防ぐた
め、磁性粉を少量含有させてもよい。

このような磁性粉としては粒径０．１〜１ｍ−の四三酸
化鉄、γ−酸化第二鉄、二酸化クロム、ニッケルフェラ
イト、鉄合金粉末などが用いられ、０．１〜５ｗｔ％含
有される。またトナーの色調、特にカラートナー色調を
鮮明なものとするため前記磁性粉の含有量は１ｗｔ％以
下とするのが望ましい。

なお、約２０　ｋｇ　／　ｃｍの力で塑性変形して紙に
定着させる圧力定着用トナーに適する樹脂としては、ワ
ックス、ポリオレフィン類、エチレン−酢酸ビニル共重
合体、ポリウレタン、ゴムなどの粘着性樹脂などが用い
られる。

以上の材料を用いて従来公知の製造方法によりトナーを
作ることができる。

本装置において、更に好ましい画像を得るために、トナ
ー粒径（重量平均）は２０μｍ程度未満、特に１０〜１
μｍの範囲であることが望ましい。

１０μｍを越える場合高解像力で優れた階ｊ周再現性が
得られに＜＜、特に２０．ａｍ以上で細字の解１象力が
低下する。また１μｍ未満ではがぶり、トナーの飛散が
発生して鮮明な画像が得られない。

なお、本発明でいうトナー及びキャリアの粒径、又は平
均粒径は重量平均粒径を意味し、該重量平均粒径はコー
ルタカウンタ（コールタ社製）で譲す定された値である
。また粒子の固有抵抗は、粒子を０．５０ｃｒｄの断面
債を有する容器に入れてクツピングした後、詰められた
粒子上にｌ　ｋｇ　／　ｃｎｌの荷重をかけて厚さをｌ
　ａｍ程度とし、荷重と底面電極とのｆｕ’７ニ１０２
〜１０５Ｖ／ｃｍの電界を発生させてそのとき流れる電
流値から求められる。

また、キャリアの構成は以下のようであり、基本的にト
ナーの構成材料として挙げたものが用いられる。

キャリア粒子は磁性体粒子と樹脂を主な成分とするもの
であって、解像力や階調再現性を向上させるため、好ま
しくは球形化され、重量平均粒径が１００μｍ、特に５
μｍ以上、５ｏＩＪｍ以下のものが好適である。ここで
キャリア粒子径が５０μｍ、特に１００μｍを越えると
現像剤層の薄層化を阻害し、現像性が悪くなり、画質が
低下する。また、５μｍ未満だと現像剤の現像性、摩擦
帯電性、流動性等が悪くなり、かつキャリア飛散が生じ
易くなる。

また、バイアス電圧によって電荷が注入されて感光体面
にキャリアが付着したり、潜像を形成する電荷が消失し
たりするのを防ぐため、キャリアの抵抗率は１０８Ω−
個以上、好ましくは１ｏ″Ω−０以上、更に好ましくは
１０”Ω−ｃｍ以上の絶縁性のものが゛よい。

このようなキャリアは、磁性体の表面を樹脂で被覆する
か、あるいは磁性体粒子を樹脂に分散含有させ、得られ
た粒子を公知の粒径選別手段で選別して作られる。

さらにキャリアを球形化する場合は以下のように行う。

■　樹脂被覆キャリア：磁性体粒子として球形のものを
選ぶ。

■　磁性粉分散キャリア二分散樹脂形成後に熱風や熱水
による球形化処理を施したり、スプレードライ法により
直接球形の分散樹脂を形成する。

上述のトナーとキャリアを、各表面積の総和が等しくな
る程度の比で混合することが好ましい。

例えばトナーの平均粒径が１０μｍ、キャリアの平均粒
径が２０μｍであるとき、トナー濃度（現像剤に占める
トナーの重量比）が５〜４０ｗｔ％、好ましくは８〜２
５−ｔ％に設定するのが過当である。

叩ち本発明の現像剤においては、従来の大粒径キャリア
の外周に多数の小粒径トナーが付着してなる現像剤とは
異なり、キャリアの粒径が小さくトナーの粒径に近いも
のとされているため、両者の表面積の総和がほぼ等しく
なる程度の混合比が好ましいものとされる。

なお、本発明は、感光体上に１回の像露光を行って多色
像を形成することができる装置にも好ましく適用しうる
。その装置は、好ましくは導電性部材と、本発明の光導
電層と、相異なる複数＋１のフィルタからなるフィルタ
層を含む絶縁層を設げた感光体を用いて以下のように多
色画像形成を行う。即ち、上記感光体面に帯電と像露光
を与えることにより絶縁層と光導電層の境界面電荷密度
による像を形成し、その像形成面に特定光で全面露光を
与えることにより前記感光体の該フィルタ部分に電位パ
ターンを形成し、その電位パターンを特定色のトナーを
収納している現像装置によって現像し、単色トナー像が
形成される。続いて帯電し、前回とは異なる色のトナー
を収納する現像装置による現像とを行うことにより、感
光体上に２色目のトナー像が形成される。以下、必要回
数だけ電位平滑化、全面露光と現像を繰返す。この現像
においては、少な（とも２回目以降は非接触現像手段を
用いた画像形成方法が用いられる。この結果、感光体の
各フィルタ部分にそれぞれ異なる色のトナーが付着して
多色画像が形成される（特願昭５９−８３０９６号、同
５９−１８７０４４号、同５９−１８５４４０号、同６
０−２２９５２４号参照）。この多色画像形成装置によ
れば、像露光が１度で済むので色ずれが生ずる惧れは全
くない。

また、感光体はフィルタを導電性基体側に設け、フィル
タ側から像露光及び全面露光を行う構成（特願昭５９−
１９９５４７号）やその他の構成（特願昭５９−２０１
０８４号）をもとりうる。また、感光層は単層のみでも
よく、あるいは電荷発生層と電荷移動層とからなる機能
分離型の構成をもとりうる。

（特廟昭６０−２４５１７８号）。また、感光体は色分
解機能を感光層にもたせた構成（特願昭５９−２０１０
８５号、特願昭６０−２４５１７７号）をもとりうる。

ホ、実施例 以下に実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。

ブｊ卸例」− 第４図は本例で使用する像形成装置の構造を示ず断面図
で、原稿台２５が移動することにより、照明光源２１で
照射された原稿像がミラー２２、レンズ２３を介して像
形成体１上に照射される。

このようにして静電潜像が形成される。この静電潜像は
現像装置Ａにより現像される。

このようにして得られたトナー像は、露光ランプ２８に
より除電されて転写され易くされた後、転写極２９によ
り記録紙Ｐに転写される。記録紙Ｐは分離極３０により
像形成体１から分離され、定着器３１で定着される。一
方、像形成体１は除電極３２とクリーニング装置３３に
より’ｔ？’を掃される。クリーニング装置３３はクリ
ーニングブレード３４とファーブラシ３６とを有する。

第４図の複写装置における像形成プロセスは下記処方の
現像剤を用いて行われ、後記の第１表の作像条件により
像形成が行われる。

（現像剤処方） トナー組成物二ポリスチレン　　　　２５重量部ポリメ
チルメタクリレート ６４重量部 バリファースト（荷電制御剤） ０．５重量部 着色剤（カーボンブラック） １０．５重量部 比重：１．２ｇ／ｃｌ 平均粒径：８μｍ 比抵抗：１０挿Ω−４以上 上記組成物を混合、練肉、分級して所望のトナーを得る
。

キャリア（コーティングキャリア）： コア：フエライト コーティング樹脂：スチレン−アクリル（４：　６）磁
化　　２７ｅｍｕ　／　ｇ 粒径　　３０μｍ 比ｍ　　　５．２ｇ／ａｎ（ 比抵抗　１０１′Ω−１以上 また、使用した像形成体１、叩ち感光体ドラムは、第６
図のグロー放電装置で作成した。

即ち、まず支持体である、例えば平滑な表面を持つドラ
ム状へ１基板４１の表面を清浄化した後に、第６図のス
空遭５２内に配置し、貫空槽５２内のガス圧が１０’　
Ｔｏｒｒとなるように調節して排気し、かつ基板４１を
所定温度、特に１００〜３５０℃（望ましくは２００〜
２５０℃）に加熱保持する。次いで、高純度のＡｒガス
をキャリアガスとして導入し、０．５　Ｔｏｒｒの背圧
のもとて周波数１３．５６　ＭｔｌｚＯ高周波電力を印
加し、１０分間の予備放電を行った。次いで、ｓ　ｉＨ
４、ＣＨ４、Ｂ２Ｈ６からなる反応ガスを導入し、流量
比１：１：１：（１，５ＸＩＯ−３）の（Ａｒ＋ＳｉＨ
，＋＋ＣＨ，＋＋ＢｚＨｓ）混合ガスをグロー放電分解
することにより、Ｐ−型のａ−３ｉＣ：Ｈ電荷輸送層４
２（流量比は１　：　１　：　１　：　６Ｘ１０−６）
を５．ｕｍ／ｈｒの堆聞速度で１μｍ及び１２μｍの厚
さに製膜した。引続き、ＣＨ４を供給停止し、流量比は
ｌ：ｌ：Ｑ：ｌＸ１０−７でＳｉＨ４を放電分解し、９
μｍの厚さのａ−３ｉ：Ｈｉ４３を形成した。引き続い
て、流量比７：１：１０の（Ａｒ＋Ｓ　ｉＨ４＋ＣＨ４
）混合ガスをグロー放電分解し、０．２μｍの厚さのａ
−３ｉＣ：Ｈ表面保護層４５を更に設け、電子写貰感光
体を完成させた。

第１表　現像条件　（正規現像）： 像形成体　　　　　　ａ−３ｔ感光体（１００φドラム
）線速度　　　　　　　１００蓋ｍ／ｓ 表面電位　　　　　　↓４００　Ｖ　（！！ｆｆ部）〜
ＯＶ（明部）スリーブ゛（予　　　　　　２５ｍ菖 スリーブ線速度　　　２５０龍／ｓ　　（順方向）磁気
ロール極数　　　８極 磁気ロール回転速度　１２０Ｏｒｐｍ 現像ギヤ・ノブ　　　　５００　μｍ 現像剤屓層厚　　　　４００μｍ（最大値）現像剤トナ
ー含有量　　１２智Ｌ％ トナー電荷量　　　　−１５μＣ／ｇ（平均）スリーブ
上の現像 剤中のトナー含有量　Ｑ、３ｍｇ／ｃＪＤＣバイアス　
　　　Ｏ〜＋１００Ｖ Ａ　Ｃバイアス　　　　０．５〜４．Ｏｋｖｐ　　ｐ　
（２ｋ）ｔｚ）が得られた。現像バイアスは第１表に示
した範囲内ではいずれも良好な結果となった。また、長
時間連続して多数枚コピーを行っても、画像は大きく変
化することなく安定していた。

１籐拠叢 次に、第２表の条件で同様に現像を行った。その結果も
良好であった。

第２表　現像条件　（反転現像）； 像形成体　　　　　　ａ−３ｉ悪感光（１４０φドラム
）線速度　　　　　　　５Ｑｍｍ／Ｓ 表面電位　　　　　　＋４００　Ｖ　（非露光部）、＋
５０Ｖ　（露光部） スリーブ径　　　　　２０＋＋璽 スリーブ線速度　　　２５０鰭／ｓ（順方向）磁気ロー
ル極致　　　８極 磁気ロール回転速度　１１０００ｒｐ 現像ギヤツプ　　　　５００　μｍ 現像剤屑厚　　　　　４００μｍ（最大値）現像剤トナ
ー濃度　　１２ｗｔ％ トナー電荷量　　　　−１５μＣ／ｇ（平均）スリーブ
上の現像 剤中のトナー含有量　０．４ｍｇ／ｃシＤＣバイアス　
　　　＋２５０〜＋３５０■ＡＣバイアス　　　　１．
０〜４．０　ｋＶｐ−ｐ　（２ｋＨｚ）去ル珂ユ また、第３表に基づいて重ね合わせ現像を行ったところ
、良好な結果が得られた。

く以下余白、次頁に続く。） 第　　　３　　　表 ＊スリーブを電気的にフローティング 或いはグランド状態にしてもよい。

この例で用いる画像形成装置は、第５図のように、画（
象入力部ＩＮが、照明光源２１ｉラー２２、レンズ２３
、−次元カラーＣＣＤ撮像素子２４のユニノ）・からな
っていて、画像入力部ＩＮが図示しない駆動装置によっ
て矢印Ｘ方向に移動し、ＣＣＤ撮像素子２４が原稿を読
み取る。画像入力部ＩＮを固定し、原稿台を移動させる
ことによって原稿２５が移動するようにしても良い。画
１象入力部ＩＮで読み取られた画像情報は、画像処理部
ＴＲで記録に適したデータに変換される。

レーザー光学系２６は、上記の画像データに基づいて以
下のようにして像形成体１上に潜像を形成し、この潜像
が現像されてトナー像が像形成体２０上に形成される。

像形成体１はスコロトロン帯電極２７シこより表面が均
一に帯電される。続いてレーザー光学系２６から記録デ
ータに従った像露光りがレンズを介して像形成体１上に
照射される。このようにして静電べう像が形成される。

この静電潜像はイエロートナーが収容されている現像装
置Ａにより現像される。トナー像を形成された像形成体
２０は、再びスコロトロン帯電極２７により均一に帯電
され、別の色成分の記録データに従った＠露光りを受け
る。形成された静電層（象はマゼンタトナーが収納され
ている現像装置Ｂにより現像される。この結果、像形成
体１上にイエロートナーとマゼンタトナーによる２色ト
ナー（象が形成される。以下同様にしてシアントナー、
実トナーが重ねて現（象され、像形成体１上に４色トナ
ー像が形成される。なお前記各色トナーを収容する現像
装置Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄはいずれも第１図の現＠装置と同様
の構造を有するものとされる。

このようにしてＩＭられた多色トナー（象は、露光ラン
プ２８により除電されて転写され易くされた後、転写極
２９により記録紙Ｐに転写される。記録紙Ｐは分離極３
０により像形成体１から分離され、定着器３１で定着さ
れる。一方、像形成体１は除電極３２とクリーニング装
置３３により清掃される。

クリーニング装置３３はクリーニングブレード３４とフ
ァーブラシ３５とを有する。これらは像形成中は（象形
成体１とは非接触に保たれていて、像形成体１に多色像
が形成されると像形成体１と接触し、転写残トナーを掻
き取る。その後、クリーニングブレード３４が像形成体
１から離れ、少し遅れてファーブラシ３５が像形成体１
から離れる。ファーブラシ３５はクリーニングブレード
３４が像形成体２０から離れる際、像形成体１上に残る
１−ナーを除去する働きをする。３６はブレード３４で
掻き取られたトナーを補集するローラである。

また、このような像形成装置では各画像の位置合わせの
ため、感光体」二に光学的マークを付け、それを光セン
サーなどで読み取ることにより、像露光開始のタイミン
グをとることが効果的である。

１韮■↓ 第７図は本例で用いるｖ２置であって、像形成体が１回
転する間に多色像を形成するようにした画像形成装置で
ある。第３図の装置と異なる点は、（１１各項（架装置
の間に帯電極２７Ａ、２７Ｅｌ、２７Ｃ１２７Ｄと像露
光系（半導体レーザー）２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃ１２６
Ｄを設けたこと（２）　　クリーニング装置は、ブレー
ド３４とトナー捕隼用のローラ３６のみよりなり、ブレ
ードは像形成体に圧接し続けていること （３）紙の搬送経路 のみである。

例えば４色像を形成する場合、線速度を先の例と同一に
しても約４倍の速さで像形成が終了する。

ｉ！ｉ旧址ｉ 第３図の装置を用い、第５表のような条件で画像を形成
した（（１！１の条件は第一の実施例と同じ）。

その結果もやはり良好であった。色の現像器は最初に黒
に続き、イエロー−マゼンタ−シアンとしても良い。

（以下余白、次頁に続く。） 第　　　５　　　表

【図面の簡単な説明】

図面は本発明を例示するものであって、第１図は現像器
の断面図、 第２図は電子写真感光体の一部分の断面図、第３図は薄
層形成部材と現像スリーブとの間隙によるスリーブ上の
現像剤量の変化を示すグラフ、 第４図、第５図、第７図は電子写真複写機の三例の各概
略断面図、 第６図は感光体製造用のグロー放電分解装置の概略断面
図 である。 なお、図面に示す符号において、 １・・・・・・・・・像担持体又は像形成体３・・・・
・・・・・現像スリーブ ５・・・・・・・・・薄層形成部材 １４・・・・・・・・・バイアス電源 ４１・・・・・・・・・支持体 ４４・・・・・・・・・電荷ブロッキング層４２・・・
・・・・・・電荷輸送層 ４３・・・・・・・・・電荷発生層 ４５・・・・・・・・・表面改質層 Ａ、日、Ｃ１Ｄ・・・・・・・・・現像器［）ｃ・・・
・・・・・・現像剤 Ｔ・・・・・・・・・トナー Ｐ・・・・・・・・・記録紙 である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、周期表第IVＡ族元素を主成分とする感光層を有する
   像担持体上に静電潜像を形成し、この静電潜像を少なく
   ともトナー及びキャリアからなる現像剤によって振動電
   界下で可視化するに際し、炭素原子、窒素原子及び酸素
   原子のうちの少なくとも１種を含有するアモルファス水
   素化及び／又はハロゲン化シリコンからなる表面改質層
   を設けた前記像担持体を使用する像形成方法。